2022年抽象与理想化

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1、1 第六章抽象与理想化第一节抽象的概述“抽象”这个词拉丁文为abstractio，它的原意是排除、抽出。在自然语言中，很多人把凡是不能被人们的感官所直接把握的东西，也就是通常所说的 “看不见， 摸不着” 的东西，叫做“抽象”；有的则把 “抽象”作为孤立、片面、思想内容贫乏空洞的同义词。这些是“抽象”的引伸和转义。在科学研究中， 我们把科学抽象理解为单纯提取某一特性加以认识的思维活动，科学抽象的直接起点是经验事实，抽象的过程大体是这样的：从解答问题出发，通过对各种经验事实的比较，分析，排除那些无关紧要的因素，提取研究对象的重要特性(普遍规律与因果关系 )加以认识，从而为解答问题提供某种科学定律或

2、一般原理。在科学研究中， 科学抽象的具体程序是千差万别的，决没有千篇一律的模式，但是一切科学抽象过程都具有以下的环节。我们把它概括为：分离提纯简略。第一，所谓分离， 就是暂时不考虑我们所要研究的对象与其他各个对象之间各式各样的总体联系。 这是科学抽象的第个环节。因为任何一种科学研究，都首先需要确定自己所特有的研究对象， 而任何一种研究对象就其现实原型而言，它总是处于与其他的事物千丝万缕的联系之中， 是复杂整体中的一部分。但是任何一项具体的科学研究课题都不可能对现象之间各种各样的关系都加以考察，所以必须进行分离，而分离就是一种抽象。比如说，要研究落体运动这一种物理现象，揭示其规律，就首先必须撇开

3、其他现象，如化学现象、生物现象以及其他形式的物理现象等等，而把落体运动这一种特定的物理现象从现象总体中抽取出来。把研究对象分离出来； 它的实质就是从学科的研究领域出发，从探索某一种规律性出发，撇开研究对象同客观现实的整体联系，这是进入抽象过程的第一步。第二， 所谓提纯，就是在思想中排除那些模糊基本过程、掩盖普遍规律的干扰因素，从而使我们能在纯粹的状态下对研究对象进行考察。大家知道， 实际存在的具体现象总是复杂的，有多方面的因素错综交织在一起，综合地起着作用。如果不进行合理的纯化，就难以揭示事物的基本性质和运动规律。马克思说：“物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方考察自然过程的，或

4、者， 如有可能， 是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的。”(马克思思格斯选集第2 卷，第 206 页)这里，马克思所说的是借助于某种物质手段将自然过程加以纯化。由于物质技术条件的局限性，有时不采用物质手段去排除那些干扰因素，这就需要借助于思想抽象做到这一点。伽利略本人对落体运动的研究就是如此。大家知道， 在地球大气层的自然状态下，自由落体运动规律的表现受着空气阻力因素的干扰。 人们直观到的现象是重物比轻物先落地。正是由于这一点，使人们长期以来认识不清落体运动的规律。古希腊伟大学者亚里士多德作出了重物体比轻物体坠落较快的错误结论。要排除空气阻力因素的干扰，也就是要创造一个真空环境，考察

5、真空中的自由落体是遵循什么样的规律运动的。在伽利略时代，人们还无法用物质手段创设真空环境来从事落体实验。伽利略就依靠思维的抽象力，在思想上撇开空气阻力的因素)设想在纯粹形态下的落体运动，从而得出了自由落体定律，推翻了亚里士多德的错误结论。在纯粹状态下对物体的性质及其规律进行考察，这是抽象过程的关键性的一个环节。第三， 所谓简略， 就是对纯态研究的结果所必须进行的一种处理，或者说是对研究结果的一种表述方式。它是抽象过程的最后一个环节。在科学研究过程中，对复杂问题作纯态的考察， 这本身就是一种简化。另外，对于考察结果的表达也有一个简略的问题。不论是对于考察结果的定性表述还是定量表述，都只能简略地反

6、映客观现实，也就是说， 它必然要撇开名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2 那些非本质的因素，这样才能把握事物的基本性质和它的规律。所以，简略也是一种抽象，是抽象过程的一个必要环节。比如说， 伽利略所发现的自由落体定律就可以简略地用一个公式来表示：S1/2gt2这里， “ S”表示物体在真空中的坠落距离；“t”表示坠落的时间， “g”表示重力加速度常数，它等于981 厘米秒2。伽利略的落体定律刻划的是真空中的自由落

7、体的运动规律，但是，一般所说的落体运动是由地球大气层的自然状态下进行的，因此要把握自然状态下的落体运动的规律表现，不能不考虑到空气阻力因素的影响，所以，相对于实际情况来说，伽利略的落体定律是种抽象的简略的认识。任一种科学抽象莫不如此。综上所述，分离、提纯、简略是抽象过程的基本环节，也可以说是抽象的方式与方法。抽象作为一种科学方法，在古代、近代和现代被人们广泛应用。诚然，严格意义的经验科学在古代尚未形成，那时人们关于自然界的知识包溶在浑然一体的自然哲学之中，并且带有朴素、 直观的特点， 但是，这决不意味着当时的自然哲学家们是不应用抽象方法的。例如，古希腊米利都的留基伯和阿不地拉的德谟克利特，他们

8、相信宇宙间万物都是原子组成的，而原子是不可分的物质。宇宙间有无数的原子，并在一个无限的虚空中永远运动着。它们既不能创造出来，又不能毁灭掉。应当肯定，留基伯和德谟克利特关于原子的认识，在二千多年前，确是了不起的抽象成果。在近代， 科学抽象法得到更自觉的应用，并对这种方法作出理论上的考察。英国的弗兰西斯 培根是近代实验科学的始祖，也是归纳逻辑的创始人。他所论述的归纳法其中就包含着科学抽象的方法。培根在新工具一书中说：“我们必须不用火而用人心，来把自然完全分解开，分离开， 因为人心亦就是火底一种。 在发现形式方面讲，真正归纳法底第一步是应该先排除了一些性质，因为有一些性质， 往往不存在于所与性质存在

9、的例证内，或存在于所与性质不存在的例证内；有时所与性质虽减，它们却增，所与性质虽增，它们却减。因此，在适当地排斥了，拒绝了那些性质以后，一切轻浮的意见便烟消云散，所余的只有肯定，坚固，真实，分明的形式。”（ 新工具，商务印书馆， 1936 年版，第 185 页）培根所说的“人心” ，就是人的思维能力，在他看来，我们必须用人的思维能力“把自然完全分解开，分离开开”，排除那些不相干的性质，从而揭示现象的因果性和规律性。培根以探索热现象为例，应用排除法，在排除了所有不相干的性质以后，发现“热是某种性质底一个特殊情况，那种性质就是所谓运动”。(新工具，商务印书馆，1936 年版，第 l86-190 页

10、) 培根所说的排除法，归纳法中巳包含着抽象的方法。但是， 科学抽象法并不局限于培根讲的排除法、归纳法。随着科学的发展，抽象方法的应用也越来越深入，科学抽象的层次则越来越高。如果说与直观、 常识相一致的抽象为初级的科学抽象，那么与直观、 常识相背离的抽象可以称之为高层次的科学抽象。日本物理学家汤川秀树根据对物理学史的考察，指出了物理学的抽象化发展这一规律性。“如果我们考察物理学史，我们都知道在近三、四百年内曾发生过两次大革命。第一次革命当然是由伽利略发起的和由牛顿完成的十七世纪革命。第二次革命则在将近十九世纪末发端于这样一些伟大的事件X射线、放射性和电子的发现。这第二次革命有两次高潮： 一次是在

11、二十世纪初导致了普朗克和波尔的量子理论以及爱因斯坦的相对论，第二次是发生在本世纪二十年代量子力学建立之时。”；结果就是导致了物理学的理论概念背离直觉( 直观 ) 和常识。 换言之， 在从二十世纪初开始的物理学发展过程中，一种抽象化的倾向已经变得引人注目了。当抽象的数学概念是逻辑一致的，而且它们的结论符合于实验时，即使它们与我们的直观世界图象相矛盾，物理学家们也不得不名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 3 接受它们。

12、”(汤川秀树科学思维中的直觉和抽象，译文载哲学译丛1982 年第 2 期第 1718页) 在科学发现过程中，抽象方法起着什么样的作用，对于这个问题， 历史上存在过两种对立的意见， 一种意见认为科学发现靠的就是抽象法，科学发现的过程就是从经验事实中抽出最初的基本概念，然后一层一层地往上抽象，构成金字塔形的科学体系。这是古典归纳主义者的观点。如弗兰西斯培根就持这种观点。他说：“寻求和发现真理的道路只有两条，也只能有两条。 , 感觉与特殊事物把公理引伸出来，然后不断地逐渐上升，最后达到最普遍的公理。这是真正的道路”。(十六十八世纪西欧各国哲学，商务印书馆， 1962 年版；第 10 页) 与此相反，

13、另一种意见认为抽象法并非科学发现的方法。如爱因斯坦就持这种观点。他在论述科学体系的层次问题时指出，“抽象法或者归纳法理论的信徒也许会把我们的各个层次叫做抽象的程度，但是我不认为这是合理的，因为它掩盖了概念对于感觉经验的逻辑独立性”。(爱因斯坦文集 ，第 1 卷，商务印书馆，1977 年版，第34 页)在爱因斯坦看来，与经验层次最接近的理论命题不是从经验层次抽象得来，而是从更高层次的理论命题中推导出来的；最高层次的理论命题则是思维自由创造的产物。科学活动的事实告诉我们，科学发现的过程是多种方法综合运用的过程。因此不能把抽象法的作用和其他方法的作用，包括直觉的作用在内，互相对立起来。 抽象法离开其

14、他各种方法，是不可能孤立地作出科学发现的。古典归纳主义者认为依靠抽象法就能从经验事实中找出事物的规律性，形成科学理论，这种观点是不符合科学发现过程的实际情况的。那么，是不是说抽象法在科学发现过程中是毫无用处的呢 ?完全抹煞抽象法的作用，也是不妥当的。抽象法在科学发现中是一种不可少的方法。人们之所以需要应用抽象法，其客观的依据就在于自然界现象的复杂性和事物规律的隐蔽性。假如说自然界的现象十分单纯，事物的规律是一目了然的，那倒是不必要应用抽象法，不仅抽象法成为不必要，就是整个科学也是多余的了。但是， 实际情祝并非如此。科学的任务就在于透过错综复杂的现象，排除假象的迷雾，揭开大自然的奥秘，科学地解释

15、各种事实。为此就需要撇开和排除那些偶然的因素，把普遍的联系抽取出来。这就是抽象的过程。不管是什么样的规律，什么样的因果联系，人们要发现它们， 总是需要应用抽象法的。抽象法也同其他的各种科学思维的方法一样，对于科学发现来说，起着一种助发现的作用。第二节抽象的类型和合理性原则在科学研究中， 抽象的具体形式是多种多样的。如果以抽象的内容是事物所表现的特征还是普遍性的定律作为标准加以区分，那么，抽象大致可分为表征性抽象和原理性抽象两大类。表征性抽象所谓表征性抽象是以可观察的事物现象为直接起点的一种初始抽象，它是对物体所表现出来的特征的抽象。例如，物体的“形状”、 “重量”、 “颜色”、 “温度”、 “

16、波长”等等，这些关于物体的物理性质的抽象，所概括的就是物体的一些表面特征。这种抽象就属于表征性的抽象。表征性抽象同生动直观是有区别的。生动直观所把握的是事物的个性，是特定的 “这一个” ，如“部分浸入水中的那支筷子，看起来是弯的”，这里的筷子就是特定的“这一个”，“看起来是弯的”是那支筷子的表面特征。而表征性抽象却不然，它概括的虽是事物的某些表面特征， 但是却属于一种抽象概括的认识，因为它撇开了事物的个性，它所把握的是事物的共性。比如古代人认为，“两足直立”是人的一种特性，对这种特性的队识已经是一种抽名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

17、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 4 象，因为它所反映的不是这一个人或那一个人的个性，而是作为所有人的一种共性。但是，“两足直立”对于人来说，毕竟是一种表面的特征。所以，“两足直立”作为一种抽象，可以说是一种典型的表征性抽象。表征性抽象同生动直观又是有联系的。因为表征性抽象所反映的是事物的表面特征；所以，一般来说， 表征性抽象总是直接来自一种可观察的现象，是同经验事实比较接近的一种抽象。比如说“波长” ，虽然我们凭感官无法直接把握它，但是，借助于特定的仪器，就可以把握到波长的某种表征图象。所以，“波长”也

18、是一种具有可感性的表征性抽象。又如，“磁力线”的抽象也是如此。大家知道，磁力线本身是“看不见、摸不着的，但是，如果我们把铁屑放在磁场的范围内，铁屑的分布就会呈现出磁力线的表征图象，所以， 在这个意义上说“磁力线”也是来自一种可观察的表征性抽象。原理性抽象所谓原理性抽象，是在表征性抽象基础上形成的一种深层抽象，它所把握的是事物的因果性和规律性的联系。这种抽象的成果就是定律、原理。例如，杠杆原理、落体定律、牛顿的运动定律和万有引力定律，光的反射和折射定律、化学元素周期律、生物体遗传因子的分离定律、 能的转化和守恒定律、爱因斯坦的相对性运动原理等等，都属于这种原理性抽象。当我们考察原理性抽象的特点时

19、，如下两点是值得注意的：第一， 原理性抽象不同于表征性抽象，它所抽取的不是事物的外露的表面特征，而是事物内在的规律性联系。比如说，“静止”、 “运动”、 “直线”， “等距”等等，可以说是表征性抽象， 它们表征着物体的一种状态，而“每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态”(美HS塞耶编牛顿自然哲学著作选，上海人民出版社， 1974 年版第 28 页)，就可以说是一种原理性抽象，它抽取的是物体运动的一种规律性。 正因为原理性抽象抽取的不是外露的表面特钲，所以它同表征性抽象相比，更远离了经验事实，但又是更探刻的认识，它认识到自然界的内部秘密。第二， 在

20、科学发展的常规时期，原理性抽象的实现是以已有的理论作为指导，抽象的结果定律、 原理，与已有的理论之间的关系是相容的关系，或者说不推翻已有理论的框架，而在科学发展的革命时期，反常的原理性抽象的实现，不仅不依赖于原有理论的指导，而且与原有理论相违背。 因此，反常的原理性抽象的实现必须突破已有理论的框架范围。比如说，经典力学作为一种背景知识，对于预测宏观低速运动的物体的运动状态，把握其运动规律，曾经是十分有效的。但是，一旦进入了微观领域，面临的是高速运动的微观物体，如果仍以经典力学为指导， 并且在它的理论框架基础上进行抽象活动，那就不仅不能有效地揭示诸如光、电现象这种高速运动的微观客体的运动规律，而

21、且反而会阻碍对这方面规律性的发现，所以， 必须突破旧有理论的束缚，才能实现反常的原理性抽象，爱因斯坦建立相对论是极有说服力的一个例子。如果不突破牛顿力学的绝对时空观，那么就不可能建立相对论。上面我们一般地考察了科学抽象的类型问题，那么， 怎样才能合理地、有效地进行科学抽象呢 ?科学抽象应当注意以下的原则：第一，科学抽象的东西必须是具有普遍性的东西。个别的、表面的东西是偶然的东西，要进行抽象，当然不能完全脱离这些个别的、表面的、偶然的东西，但是抽象的目的并不是去抽取那些个别的、 偶然的东西， 抽象的目的是在于从个别的经验事实中抽出普遍性的东西，只有这样才有意义，才能进一步去认识事物的规律性。当然

22、，普遍性不一定是规律性，但是不普遍的东西不可能是规律性的东西。所以，什么东西需要抽象，什么东西不需要抽象，从定性的观点来看，应当抽象出普遍性的东西。比如从对空气的观察和实验的一系列事实中，抽象地认识存在于体积、温度以及压力之间的普遍关系，并进行定量的描述，这样也就发现了气体定律。第二， 高层抽象必须能演绎出低层抽象。自然界事物及其规律是多层次的系统，与此相名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 5 应，科学抽象也是一个

23、多层次的系统。在科学抽象的不同层次中，有低层的抽象，也有高层的抽象。 在科学发现中， 相对于解释性的理论原理来说，描述性的经验定律可以说是低层抽象，而解释性的理论原理就可以说是高层抽象。必须指出， 我们把科学抽象区分为低层抽象和高层抽象，是相对而言的。 理论抽象本身也是多层次的。 比如说， 牛顿的运动定律和万有引力定律相对于开普勒的行星运动三大定律来说， 是高层抽象， 因为我们通过牛顿三大运动定律和万有引力定律的结合，就能从理论上推导出开普勒由观测总结得到的行星运动三大定律。如果高层抽象不能演绎出低层抽象，那就表明这种抽象并未真正发现了更普遍的定律和原理。 一切普遍性较高的定律和原理，都能演绎

24、出普遍性较低的定律和原理。一切低层的定律和原理都是高层的定律和原理的特例。如果一个研究者从事更高层的抽象，其结果无法演绎出低层抽象，那就意味着他所作的高层抽象是无效的，不合理的，应予纠正。抽象思维法是指在感性认识基础上运用概念、判断、推理等方式透过现象，抽取研究对象本质的理性思维法。具体地说， 科学抽象就是人们在实践的基础上，对于丰富的感性材料通过“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的加工制作，形成概念、判断、推理等思维形式，以反映事物的本质和规律。科学抽象是由三个阶段和两次飞跃构成的辩证思维过程。第一个阶段是感性的具体，即通过感官把事物的信息在大脑中形成表象。第二阶段是从感性到抽象的规

25、定，也是第一次飞跃。这个阶段是将事物的表象进行分解、加工、分析和研究，最终形成反映事物不同侧面的各种本质属性。第三阶段是从抽象的规定上升到思维的具体，这是科学抽象的第二次飞跃。它是将事物的各种抽象规定在思维中加以综合、完整地重现出来， 形成对事物内在本质的综合性的认识。抽象思维法有如下使用规则：(1)应准确定义概念的外延和被定义概念的外延，两者应相等，不大不小。定义由被定义的概念、 定义概念和定义联项三部分组成。被定义的概念和定义概念卟延相等，就是指两者是全同关系。 因为定义概念是揭示被子定义概念所表示的事物的特有属性的，所有被定义概念所表示的事物就是定义概念所表示的事物。例如， “人是指使用

26、和制造生产工具的动物”这个定义，“人”的外延和“能使用和制造生产工具的动物”的外延是相等的。违反这条原则，就会出现定义过宽和定义过窄两种错误。(2)应使定义概念不能直接或间接包括被定义概念，不能同义反复。在做定义前，被定义的概念是未知的，需要通过定义概念明确。如果定义概念直接或间接包括被定义概念，就无法明确被定义概念。如“作家就是参加作家协会的人”，由于定义概念直接包括被定义概念“作家”，原来不明确的在定义后还是不明确，没有达到定义的目的。(3)应使概念的划分所得的子项外延相等于母项的外延。概念的划分就是将一个大类分为几个小类，前者叫母项，后者叫子项。如把脊椎动物分为鱼类、两栖类、爬行类、鸟类

27、和哺乳类；把文学作品分为小说、诗歌、散文和剧本等。违反这条规则会出现两种错误，一种是子项之和大于母项，如有人将实词分为名词、动词、形容词、数词、量词、代词、连词、介词， 实际上连词和介词明显不屑于实词的范围；另一种是不完全划分，如有人将句子分为陈述句、疑问句、感叹句，漏掉了祈使句，导致子项之和小于母项的外延。(4)应使每次概念的划分坚持同一标准。每次划分要坚持同一个依据，否则会产生混杂不清， 达不到明确概念的目的。如将战争分为世界大战、局部战争、 正义战争、 非正义战争、核战争、 常规战争等。 这种分法明显是不合理的，主要是由于其同一次划分没有坚持同一条标准。(5)应使概念划分出的子项互相排斥

28、，不能相容。概念划分后的子项，其内涵和外延是不能有交叉的， 不能有一些事物既属于这个子项，又屑于另一个子项。如上面例中的正义战名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 6 争与局部战争、世界大战与常规战争这两个子项是相容的。(6)应使概念划分按层次逐级展开，不能越级。连续划分要按照概念间的属种关系逐级进行， 使子项与母项最邻近的种概念，子项之间是并列关系，而不是属种关系。如将科学分为自然科学、社会科学、数学、高等数学、初

29、等数学、微积分等。这就不是按层次来逐级划分的，数学是自然科学最邻近的概念，而高等数学和初等数学是作为同一层次隶属于数学这个概念的。(7)应运用两个或两个以上的概念组成判断，通常由主词、 宾词和联系词组成。比如“人民群众是真正的英雄”就是一个判断。其中“人民群众”是主词，“英雄”是宾词， “是”是联系词。“水金属”就不是一个判断，这是由于这一表达中只有主词和宾词，没有联系词；而“水不是金属”就是一个判断。(8)应恰当和符合实际地做出是或非的判断。要做出一个正确的判断，一定要遵循一定的逻辑规律和实际情况。鲁迅的作品不是一天能读完的。祝福是鲁迅的作品。所以， 祝福不是一天能读完的。在上面的例子中，前

30、两句在逻辑和实际中都是正确的；但是第三句根据上面两句来下判断的结果是不正确的。尽管它包括了主词、宾词和联系词， 但是它不符合三段论的推理原则和实际情况，是一个错误的判断。第三节理想化的概述所谓理想化的东西就是并非现实的而又合乎规律的东西。它是通过高度抽象而产生的，目的在于揭示被研究对象在想象的纯化状态下的运动规律。简单地说， 理想化就是一种考察纯态下的规律(或者说规律的纯态表现)的科学思维活动。例如；想象运动物体在没有任何外力作用的情况下，它将以绝对匀速运动着。这里所说的“没有任何外力作用的情况”，显然是假想的、 纯化的情况；因为在现实世界中是不会出现这种情况的，所谓“以绝对匀速运动着”，就是

31、在上述假想的、纯化的情况下物体运动的规律。自然界的现象十分复杂，各种因素交织在一起，往往使人不容易发现规律。科学要揭示自然过程的客观规律性，就必须尽可能地排除那些模糊基本过程、掩盖内部规律的干扰因素，否则科学研究将会变得极为复杂。以致实际上无从着手。在科学研究中， 选择那些关系较简单，主要特性较显露、较易于发现内部规律的典型事物作为研究对象，在较少干扰的地方去观察自然过程， 在实验中人为地控制研究对象的条件，等等， 这些都是借助于某种物质手段将自然过程加以简化和纯化，但是，单纯用物质手段不可能达到理想化的程度。因此，有必要发挥理性思维的抽象和想象的力量，把研究对象的基本过程和主要特征，以纯粹形

32、式呈现出来，这就有助于更好地揭示自然过程的客观规律性。应用理想化的方法，建立理想客体，作为研究现实客体的基础和必要的中间环节，这是科学研究中常用的有效的方法。具体说来，有两种基本的情况：第一种情况，应用理想化的方法抽出研究对象的主要特性，而舍去一切非主要的特性，这样的研究对象是想象中的理想客体，也就是说， 以理想客体代替现实客体作为科学研究的对象。如果理想客体是现实客体的近似的代替者，那么，对理想客体的研究结果就可以直接转移到现实客体。这样的处理方法可以简化繁杂的研究过程，又不出大的误差。例如，研究太阳系中行星绕太阳运行的规律时，就可以把行星看作是质量集中在一个质点上的理想天体，由于各行星的直

33、径同它和太阳之间的距离比较起来要小得多。所以可以忽略不计。这里名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 7 通过对理想天体的研究所获得的结果就可以直接应用到实际天体上去。第二种情况， 应用理想化的方法，首先把现实客体作为理想客体来处理，以此作为必要的中间环节，然后通过修正和补充，使研究结果能适用于现实客体。例如，理想气体的方程虽能近似地刻划常温常压下的实际气体的变化，但在非常温常压的情况下，就会出现较明显的误差， 这时通

34、过对理想气体方程的修正而建立范德瓦尔斯方程，就可以较好地刻划各种情况下的实际气体的变化。自然科学的成果是概念。科学概念的形成是在长期的科学实践的基础上，综合地应用各种逻辑方法的结果。 其中理想化的方法是不可少的逻辑方法。尤其是指称理想客体的概念，如“质点”、 “绝对刚体”、 “理想流体” 、 “理想气体” 、 “点电荷”、 “绝对黑体”等等，它们的形成主要是依靠理想化的方法。其他的科学概念也都是在不同程度上含有理想化的成分。因为任何概念都是抽象的，凡是抽象的都是或多或少被纯化了的。它们既离开了现实，又更深刻地反映现实。理想化的方法不仅是形成科学概念的重要方法，而且在说明科学概念时，也起着特殊的

35、作用。科学概念是表示普遍的、规律性的东西。如果离开理想化的方法，那就不能把握、想象、理解任何普遍的、规律性的东西。比如所谓“纯水在标准大气压下，100沸腾，而0结冰”。在这里，“纯水”、 “标准大气压”都是理想化了的。因而，离开理想化的方法，就无法说明科学概念。第四节理想化的类型和合理性原则理想化是考察纯态下的规律，它有两种方式， 表现为两种基本的类型：一是理想模型(指理论模型 )，二是理想实验。理想模型所谓理想模型， 它是理想化方式的一种，它通过对理想客体的研究，建立起描述理想客体的机理 (结构与规律 )的模型。理想模型在自然科学研究中是广泛应用的。人们通常认为， 自然科学的研究对象就是客观

36、存在的自然现象及其规律。这个提法自然是对的，但是实际的理论研究情景要比人们通常想象的复杂得多。在科学理论思维中，直接的探讨对象在很多情况下是理想化客体。例如，在物理学中，把质量看作集中在一点的物体(质点 )；在外力作用下不会发生任何形变的固体(理想刚体 )；没有粘滞性的、不可压缩的流体(理想流体 )；分子本身看成没有大小的质点、分子间没有相互作用力的气体(理想气体）；没有空间大小的电荷(点电荷 )；能够全都吸收外来电磁辐射而无任何反射和透射的物体(绝对黑体 )。在化学中，溶质与溶剂混合时，既不放热也不吸热的溶液(理想溶液 )；在生物学中，没有任何组织分化特征的细胞(模式细胞 )，等等，都是理想

37、化的客体。基础(理论 )科学的理论通常不是直接描述客体的原型，而是直接描述理想化的客体，建立理想模型。 当然任何理想客体都来自现实的客体。研究理想模型所获得的信息，对于客观原型来说具有近似的性质。在科学研究中，应用理想模型的方法，其基本步骤如下：(1)从客体原型抽象过渡到理想化客体；(2)对理想化客体的研究，即建立理想模型；(3)从理想模型过渡到客观原型，即把研究理想模型所得到的结果转移到客观原型上。由于理想模型只是客观原型在一定程度上的近似，所以，理想模型研究的结果转移到客观原型上时必须注意适用的范围。例如，波义耳-马略特定律、盖.吕萨克定律和查理定律，都是在压强不太大，温度不太低的条件下才

38、能成立的。其实只有理想气体才严格遵守这些实验定律。 当压强很大、 温度很低时， 由上述气体定律得出的结果就和实际测量的结果有很大名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 8 的偏离。如一定质量的氮气，当压强为1 大气压时，体积为1 米3；压强增大到500 大气压时，它的体积就不是1 500 米3，而是 136500 米3；压强为 1000 大气压时，体积变为206851000 米3。可见，压强越大，上述定律与实际的偏离就

39、越大。如果温度接近绝对零度，任何气体都会液化甚至变成固体；上述气体定律也就根本不适用了。理想实验所谓理想实验， 实质上是一种以逻辑的演绎推断手段来想象规律的纯态表现。它与理想模型不同， 不是从理想化的客体上升到描述理想客体的机理(结构与规律 )，而是从机理出发，逻辑地演绎出理想化客体必然表现的某种纯态。这是应用逻辑推论的手段，想象出对理想化客体的“实验” ，因而就叫做理想实验(思想实验 )。例如，可以想象惯性定律的纯态表现如下：“假如有人推着一辆小车在平路上行走，然后突然停止推那辆小车。小车不会立刻静止， 它还会继续运动一段很短的距离。我们问： 怎样才能增加这段距离呢?这有许多办法，例如在车轮

40、上涂油，把路修得报平滑等。车轮转动得愈容易，路愈平滑；车便可以继续运动得愈远。假想路是绝刘平滑的，而车轮也毫无摩擦。那么就没有什么东西阻止小车， 而它就会永远运动下去。这个结论是从一个理想实验中得来的”。（爱因斯坦，英费尔德著物理学的进化，上海科学技术出版社，1962 年版，第 4-5 页) 理想实验是假想性质的状态，不是现实的情景，而是想象中的情景。比如，绝对平滑的路和毫无摩擦的车轮。有的假想状态， 仅仅是相对于自然状态而言的。而有的假想状态却是在任何情况下都难以完全满足的，至多只能做到近似的满足。比如我们可以用现代的实验设备，把物体放在一个轨道上，并设法使物体和轨道之间形成气层，物体沿这种

41、气垫轨道运动时摩擦可以减到很很小，推动一下物体， 可以看到物体沿气垫轨道的运动很接近匀速直线运动。但是，“摩擦很小”毕竟同“没有摩擦”是两回事。任何一个理想实验都是推理的结果。我们可称它为理想实验推理。如果我们仔细地考察一下，就会发现它是这样一种推理，其中一个前提是假言命题，前件表示已知的科学定律，后件表示在假设的理想化条件下，事物将会呈现的性质、状态(即规律的效应 )。另一个前提肯定已知的科学定律与设想的条件，那么推论的最后结论则是断定纯态条件下规律的效应。我们用 L 代表已知的科学定律，用C 代表假设的理想化条件，用Ef 代表理想化条件下事物将会呈现的性质、状态(即规律的效应)，这样理想实

42、验推理的形式可以表示如下：如果 L，那么， Cf 则 E，L 并且 Cf所以， Ef正因为理想实验实质上是一种理论的推断，所以它跟真实的科学实验是显然不同的。那么，为什么需要理想实验呢?要回答这个问题，我们必须分析一下实验的构成。一般说来， 实验的构成有这样三项，即主体、 客体以及主客体之间的中介，如实验用的仪器设备等，用图式表示就是：主体实验用的仪器设备等客体实验的过程就是主体借助于特定的仪器、设备等物质手段作用于客体，从而获得在自然状态下难以获得或无法获得的关于客体的信息。在理想实验的过程中，同样具有上图所示的结构模式，所不同的是： 在真正的科学实验中，作为研究对象的客体和作为中介的仪器、

43、设备等物质手段都是客观存在的实体，而在理想实验那里，作为研究对象的是假想的“客体”，作为中介的仪器、设备等也是想象性的东名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 9 西，理想实验的过程也就是主体借助于这种假想性的“仪器、设备”，作用于假想性的“客体” ，设想必然出现的结果，从而得出结论。正是因为理想实验具有一般实验的结构模式，而又具有假想的性质，所以当人们无法实现以物质手段来进行某种实验时，便代之以理想实验。正因为这个缘

44、故，通常把理想实验专门用于指称只能设想的而无法实现的“实验”，以别于一般的真实实验。如上所述， 理想实验与科学实验的一个显著区别就在于前者具有假想性，而后者则具有现实性。但是， 应当指出， 不少的理想实验后来转化成了现实实验。那种把理想实验的假想性绝对化，认为理想实验是永远也无法转化为现实的说法，并不符合科学史上的事实。大家知道， 牛顿曾研究过地球的卫星月球为什么不掉落到地球表面的问题，他认为这是因为月球以一定的速度围绕地球运动，地球的引力就是维持它做圆周运动的向心力。在此基础上， 牛顿设想：从高山上用不同的水平速度抛出的物体，速度越大，落地点离山脚越远，当速度足够大时，物体将环绕地球运转，成

45、为人造卫星。牛顿的上述设想在当时是无法实现的，只能在想象中进行，就是说它是一个理想实实验。但是，到了1950 年代，由于物质技术条件的进步，理想实验竟变成丁现实实验。爱因斯坦和英费尔德在他们合著的物理学的进化 中曾设想了一个单电子衍射的实验，他们认为：“不用说；这是一个理想实验，事实上不可能实现，不过很容易想象而已。”( 见该书第 205 页)在成书的1938 年，根据当时的物质技术条件，单电子衍射的实验，确实是 “事实上不可能实现”的。但是，过了十一年，理想就变成了现实。所以，1960 午英费尔德在物理学的进化的新版序中作了修正，他指出：“在 1949 年，一位苏联的物理学家V法布里康教授和

46、他的同事们已完成了一个实验，在这个实验里观察到单电子的衍射”。由此可见， 所谓理想实验是“事实上不可能实现”的，这仅仅是相对于一定的物质技术条件而言的。当然总有一些理想实验所要求的条件的确是永远也无法完全具备的。如上所述， 理想化方法是科学研究中的一种普遍应用的基本方法。如何有效地掌握和应用这种方法， 是一个值得探索的问题。总结科学史上的实例材料，我们觉得值得注意的原则如下：第一，理想化必须是客观原型的纯化和简化。我们之所以要建立理想模型或进行理想实验，其原因就在于复杂的现象只有经过理想化方法的处理， 才能使之尽可能地纯化和简化，从而更深刻地揭示研究对象的基本过程及其规律。例如， 在求解弹性力

47、学的问题时，为了由弹性力学问题中的已知量求出未知量，必须建立这些已知量与未知量之间的关系，以及各个未知量之间的关系，从而导出一套求解的方程。在导出方程时，可以从三方面来进行分析。一方面是静力学方面，由此建立应力、体力、面力之间的关系。 另一方面是几何学方面，由此建立形变、 位移和边界位移之间的关系。再一个方面是物理学方面。由此建立形变与应力之间的关系。在导出方程时， 如果同时考虑所有各方面的因素， 则导出的方程非常复杂，实际上不可能求解。因此，通常必须按照所研究的物体的性质， 以及求解问题的范围，作出若干基本假定( 假定物体是连续的，是完全弹性的，是均匀的，是各向同性的），从而略去一些暂不考虑

48、的因素，使问题尽可能地纯化和简化，这样就能使方程的求解成为可能。这种处理方法就是理想化的方法。符合那些假定的物体是理想弹性体，实际上的一切物体都是不符合那些假定的，但是，在一定的范围之内，作这种理想化的处理， 对于我们把握弹性体由于受外力作用或温度改变等原因而发生的应力、形变和位移的规律， 既方便而又不会引起显著的误差。但是， 如果理想化的处理不是使问题纯化和简化， 而是把原来的复杂问题想象成为更复杂的问题，那就不但是无助于问题的求解，相反地倒是使问题更难于解决了。自然，这样的理想化处理就是不合理的。第二，理想化必须能够提供客观原型的信息。在科学研究中， 应用理想化方法建立的理想客体是客观原型

49、的代替者，它反映了客观原名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 10 型的最基本的性质，因此， 通过对理想客体的研究所获得的结果也就可以表征客观原型的基本情况，在某些领域里甚至可以达到相当精确的程度。比如说，研究天体运行的规律，就普遍地应用着理想化方法，把天体当作质点来看待，当然实际上的天体决不会是没有形状和大小，而质量全部集中在一个几何点上，但是， 由于物体间的引力只跟物体的质量和相互间的距离有关， 所以， 当物体的

50、直径同物体间的距离比较起来极为微小时，可以把物体的大小和形状略去不计。 比如地球的直径只有13， 000 千米，而地球和太阳之间的距离约为150， 000，000 千米，所以，当我们研究地球的公转时，可以把地球和太阳当作质点来处理。由于理想客体是客观原型的代替者，所以，理想化研究的结果可以转移到客观原型上去，也就是说，能够提供客观原型的某种信息。这正是理想化不同于科学幻想的区别所在。如果理想化不能提供客观原型的信息，那也就失去了理想化作为科学认识方法的意义。但是，应当指出，理想毕竟不全是现实，所以，理想化所提供的客观原型的信息，一般来说，都只具有近似的性质。比如说， 理想气体的状态方程，它所描

51、述的是理想气体的体积、压强和温度同时发生变化肘相互间的关系，而理想气体实际上是不存在的，实际气体只是在一定程度上近似于理想气体，所以，理想气体的状态方程只能近似地提供实际气体的信息。这里， 值得注意的是， 当我们从理想气体中得出的理想定律在应用于实际时，必须注意其适用的限度。 比如当我们把理想气体的状态方程外推到压强很大、温度很低的实际气体时，就会出现较大的误差，压强越大、温度越低，则误差越大。所以，把理想化的研究结果作无限制的外推， 那就是忽视了理想化毕竟不是客体原型，理想化能够而且只能够近似地，有条件地提供客体原型的信息。到此为止， 我们分别地考察了科学发现过程最常用的最基本的几种方法。这

52、里有两点是需要指出的：第一， 科学发现过程是富有创造性的能动过程，方法的应用具有随机组合的性质。在一种情况下， 可能应用的主要方法是这一种，同时伴之以其他的方法，在另一种情况下，又可能主要的是应用那一种方法，这是不奇怪的。 因为方法是达到科学目标、求解面临的问题的一种途径和手段，目标和问题不同，方法的组合也就各异。第三，科学发现的过程是各种方法综合地起作用的过程。我们不可能设想只要孤立地应用某一种方法，就会导致科学发现。我们所介绍的这些方法对于科学发现来说都是必要的。它们彼此联结在一起组成一个方法群体，在群体内部各种方法之间的关系是网络状的相互作用、相互补充的关系。因此，不可能确定一个普遍有效的机械性的方法程序，我们介绍方法时的这样的叙述顺序，并不意味着这是科学发现过程的方法程序。俗话说：“牵一发而动全身” 。对于网络结构的方法群体来说，正是如此。任何一种方法的应用，都必然伴随着其他的方法，离不开其他方法的参与、补充。因此，人们总是综合地应用各种方法，要充分发挥各种方法的认识功能，以达到科学发现的目的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -